(57)【要約】【課題】モータの起動時や制動時など、モータの過渡期にあっても、回転情報を精度よく検出することのできる直流モータの回転情報検出装置を提供する。【解決手段】モータＭの運転モードを定常運転から制動運転へ切り替えるべくモータＭの電流量を定常運転時の制御値から制動運転時の制御値に落としめる運転モード切替に際し、定常運転時の制御値と制動運転時の制御値との間にステップ（電流値ｉ２）を設け、ステップごとに変動度合を変えてモータＭの電流量を段階的に落としめるようにする。また、同モータＭのモータ起動制御に際しても同様にステップ（電流値ｉ１）を設け、ステップごとに変動度合を変えてモータＭの電流量を段階的に上昇させるようにする。【選択図】        図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
直流ブラシモータに流れる電流もしくは同モータの端子間電圧によるモータ駆動信号波形に重畳されるリップル成分およびサージ成分の少なくとも一方による回転信号に基づいて前記モータの回転情報を検出する直流モータの回転情報検出装置であって、
前記モータの運転モードを定常運転から制動運転へ切り替えるべく前記モータの電流量もしくは端子間電圧を定常運転時の制御値から制動運転時の制御値に落としめる運転モード切替に際しその電流量もしくは端子間電圧に対して徐変制御を施す徐変制御手段を備える
ことを特徴とする直流モータの回転情報検出装置。
【請求項２】
前記徐変制御手段は、前記定常運転時の制御値と前記制動運転時の制御値との間に一乃至複数のステップを設け、ステップごとに変動度合を変えて前記モータの電流量もしくは端子間電圧を段階的に落としめるものである
請求項１に記載の直流モータの回転情報検出装置。
【請求項３】
前記設けられるステップの１つは、前記定常運転から制動運転への運転モード切替に伴う突入電流と前記回転信号とを時間的に分離し得る電流量もしくは端子間電圧として設定される
請求項２に記載の直流モータの回転情報検出装置。
【請求項４】
前記徐変制御手段は、前記モータの電流量もしくは端子間電圧を、前記定常運転時の制御値と前記制動運転時の制御値との間でリニアに徐変させて緩やかに落としめるものである
請求項１に記載の直流モータの回転情報検出装置。
【請求項５】
前記徐変制御手段による徐変制御の徐変度合は、前記定常運転から制動運転への運転モード切替に伴う突入電流のレベルが前記回転信号のレベルよりも小さくなるように設定される
請求項１〜４のいずれか一項に記載の直流モータの回転情報検出装置。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか一項に記載の直流モータの回転情報検出装置において、
少なくとも前記定常運転から制動運転への運転モード切替時に前記モータの電流量もしくは端子間電圧の変更タイミングと前記回転信号とを同期させる同期手段をさらに備える
ことを特徴とする直流モータの回転情報検出装置。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか一項に記載の直流モータの回転情報検出装置において、
前記モータの制動に伴う惰性回転量を求める補正量取得手段と、該補正量取得手段により求められる惰性回転量に応じて前記モータの回転位置を可変とする回転位置補正手段とをさらに備える
ことを特徴とする直流モータの回転情報検出装置。
【請求項８】
前記回転位置補正手段は、前記補正量取得手段により求められる惰性回転量の分だけ、前記モータの制動タイミングを早める
請求項７に記載の直流モータの回転情報検出装置。
【請求項９】
前記徐変制御によるモータ駆動量が、前記モータの以前の動作から学習した学習値に基づき可変設定される
請求項１〜８のいずれか一項に記載の直流モータの回転情報検出装置。
【請求項１０】
請求項１〜８のいずれか一項に記載の直流モータの回転情報検出装置において、
前記モータの目標停止位置ごとにモータ駆動量が関連付けされたマップをさらに備え、前記徐変制御によるモータ駆動量がこのマップに基づき可変設定される
ことを特徴とする直流モータの回転情報検出装置。
【請求項１１】
直流ブラシモータに流れる電流および同モータの端子間電圧の少なくとも一方のモータ駆動信号波形に重畳されるリップル成分およびサージ成分の少なくとも一方による回転信号に基づいて前記モータの回転情報を検出する直流モータの回転情報検出装置であって、
前記モータを起動させるべく前記モータの電流量もしくは端子間電圧を定常運転時の制御値に上昇させるモータ起動制御に際しその電流量もしくは端子間電圧に対して徐変制御を施す徐変制御手段を備える
ことを特徴とする直流モータの回転情報検出装置。
【請求項１２】
前記徐変制御手段は、前記定常運転時の制御値よりも小さな制御値とする一乃至複数のステップを設け、ステップごとに変動度合を変えて前記モータの電流量もしくは端子間電圧を段階的に上昇させるものである
請求項１１に記載の直流モータの回転情報検出装置。
【請求項１３】
前記設けられるステップの１つは、前記モータ起動制御に伴う突入電流と前記回転信号とを時間的に分離し得る電流量もしくは端子間電圧として設定される
請求項１２に記載の直流モータの回転情報検出装置。
【請求項１４】
前記設けられるステップの１つは、前記モータの回転し始める電流量もしくは端子間電圧として設定される
請求項１３に記載の直流モータの回転情報検出装置。
【請求項１５】
前記徐変制御手段は、前記モータの電流量もしくは端子間電圧を、前記定常運転時の制御値までリニアに徐変させて緩やかに上昇させるものである
請求項１１に記載の直流モータの回転情報検出装置。
【請求項１６】
前記徐変制御手段による徐変制御の徐変度合は、前記モータ起動制御に伴う突入電流のレベルが前記回転信号のレベルよりも小さくなるように設定される
請求項１１〜１５のいずれか一項に記載の直流モータの回転情報検出装置。
【請求項１７】
直流ブラシモータに流れる電流および同モータの端子間電圧の少なくとも一方のモータ駆動信号波形に重畳されるリップル成分およびサージ成分の少なくとも一方による回転信号に基づいて前記モータの回転情報を検出する直流モータの回転情報検出装置であって、
前記モータの運転モードを定常運転から制動運転へ切り替えるに際し、前記定常運転時の回転速度と前記制動運転時の回転速度との間に一乃至複数のステップを設け、ステップごとに変動度合を変えて前記モータの回転速度を段階的に落としめる
ことを特徴とする直流モータの回転情報検出装置。
【請求項１８】
前記設けられるステップの１つは、前記定常運転から制動運転への運転モード切替に伴う突入電流と前記回転信号とを時間的に分離し得る回転速度として設定される
請求項１７に記載の直流モータの回転情報検出装置。
【請求項１９】
前記ステップへの移行に際し、前記モータの回転速度が前記モータの電流量もしくは端子間電圧の変更をもって減速される
請求項１７または１８に記載の直流モータの回転情報検出装置。
【請求項２０】
前記モータの電流量もしくは端子間電圧の変更に際し、その変動度合は、前記定常運転から制動運転への運転モード切替に伴う突入電流のレベルが前記回転信号のレベルよりも小さくなる程度に緩やかに設定される
請求項１９に記載の直流モータの回転情報検出装置。
【請求項２１】
前記モータの電流量もしくは端子間電圧の変更に際し、前記モータの電流量もしくは端子間電圧の変更タイミングと前記回転信号とを同期させる
請求項１９または２０に記載の直流モータの回転情報検出装置。
【請求項２２】
前記ステップへの移行に際し、前記モータの回転速度が前記モータの回転軸への機械的な負荷の付与をもって減速される
請求項１７または１８に記載の直流モータの回転情報検出装置。
【請求項２３】
請求項１７〜２２のいずれか一項に記載の直流モータの回転情報検出装置において、
前記モータの制動に伴う惰性回転量を求める補正量取得手段と、該補正量取得手段により求められる惰性回転量に応じて前記モータの回転位置を可変とする回転位置補正手段とをさらに備える
ことを特徴とする直流モータの回転情報検出装置。
【請求項２４】
前記回転位置補正手段は、前記補正量取得手段により求められる惰性回転量の分だけ、前記モータの制動タイミングを早める
請求項２３に記載の直流モータの回転情報検出装置。
【請求項２５】
前記ステップごとのモータ駆動量が、前記モータの以前の動作から学習した学習値に基づき可変設定される
請求項１７〜２４のいずれか一項に記載の直流モータの回転情報検出装置。
【請求項２６】
請求項１７〜２４のいずれか一項に記載の直流モータの回転情報検出装置において、
前記モータの目標停止位置ごとにモータ駆動量が関連付けされたマップをさらに備え、前記ステップごとのモータ駆動量がこのマップに基づき可変設定される
ことを特徴とする直流モータの回転情報検出装置。
【請求項２７】
直流ブラシモータに流れる電流および同モータの端子間電圧の少なくとも一方のモータ駆動信号波形に重畳されるリップル成分およびサージ成分の少なくとも一方による回転信号に基づいて前記モータの回転情報を検出する直流モータの回転情報検出装置であって、
前記モータを起動するに際し、前記モータの回転軸に機械的な負荷を付与してその回転を強制的に抑止した状態で前記モータに電流を供給しながら前記回転軸への機械的な負荷を減少させるかたちで前記モータを起動させる
ことを特徴とする直流モータの回転情報検出装置。
【請求項２８】
前記回転を抑止された状態でモータに供給される電流の電流量および供給時間は、前記モータの起動に伴う突入電流と前記回転信号とが時間的に分離されるように設定される
請求項２７に記載の直流モータの回転情報検出装置。
【請求項２９】
前記回転の抑止された状態でモータに供給される電流の電流量および供給時間は、前記モータの起動に伴う突入電流のレベルが前記回転信号のレベルよりも小さくなるように設定される
請求項２７に記載の直流モータの回転情報検出装置。
【請求項３０】
前記回転の抑止された状態でモータに供給される電流の電流量は、回転軸への機械的な負荷の無い状態にあっては前記モータが回転し得る電流量として設定される
請求項２７〜２９のいずれか一項に記載の直流モータの回転情報検出装置。
【請求項３１】
請求項１〜３０のいずれか一項に記載の直流モータの回転情報検出装置において、
前記モータの電流もしくは端子間電圧によるモータ駆動信号波形から抽出されるリップル成分もしくはサージ成分を所定のしきい値のもとに２値化してパルス信号を生成する回転パルス生成部をさらに備える
ことを特徴とする直流モータの回転情報検出装置。
【請求項３２】
請求項１〜３１のいずれか一項に記載の直流モータの回転情報検出装置において、
前記モータの電流もしくは端子間電圧をパルス幅変調制御にて制御するパルス幅変調制御部をさらに備える
ことを特徴とする直流モータの回転情報検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、直流モータの回転情報検出装置に関し、詳しくは直流ブラシモータを対象として、モータに流れる電流やモータの端子間電圧によるモータ駆動信号波形に基づいて同モータの回転情報を検出する装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車には、快適性や利便性のために、直流（ＤＣ）ブラシモータを使ったシステムが数多く搭載されている。例えば、空調装置には、吹き出し口やエアミックス量を変えるためのドアを動かす直流モータが幾つか搭載されている。また、ドアミラーの位置やシートの位置の操作、パワーウインドシステムにあっては窓の位置の操作などにも、そのアクチュエータとして直流モータが使われている。さらに、ヘッドライトの光軸をステアリングの切れ角に応じて変更するシステムなど、今後もこうした直流モータの用途拡大が予想される。
【０００３】
このように、これらのシステムでは、ドアの位置、ミラーの位置、シートの位置、窓の位置、ヘッドライトの位置と、それら駆動対象の位置を直流モータによって制御する。このため、何らかの手法で駆動対象の位置、すなわちモータの回転情報を検出することが重要である。
【０００４】
この駆動対象の位置（モータの回転情報）を検出する方法としては、従来、例えば特許文献１に記載されているように、ホールセンサ等を用いてモータの回転情報を計測することによって位置を特定する方法や、ポテンショメータにより位置を特定する方法が知られている。しかし、このような方法では、上記ホールセンサやポテンショメータ等のセンサを必要とするため、センサ自身およびセンサの取付けによるコストの増大や、体格および信号線数の増加による搭載上の制約、さらにはセンサの寿命による信頼性の低下等が無視できないものとなる。
【０００５】
そこで従来、こうしたセンサを不要とすべく、例えば特許文献２に記載のように、モータに流れる電流に重畳されるリップル成分もしくはサージ成分を抽出し、その抽出したリップル成分もしくはサージ成分に基づいて同モータの回転情報を得る方法などが提案されている。図１３及び図１４に、こうしてモータの回転情報を検出するための構成、並びにその検出態様について例示する。
【０００６】
すなわち、上記態様でモータの回転情報を得るためには、図１３に示すように、ブラシＢを備えるモータＭへの給電回路中にモータＭと直列に抵抗Ｒｏを介挿し、この介挿した抵抗Ｒｏの端子間電圧を抽出することで、モータＭに流れる電流ｉを検出する。このとき、この検出される電流ｉは、図１４（ａ）に示されるように、逆起電圧の脈動に起因する所定周期のリップル成分に対し、ブラシＢと整流子（コミュテータ）の各セグメントとが切り替わる際の不連続性に起因するサージ成分が加わったものとなる。そして、このモータに流れる電流ｉを例えば上記サージ成分の周期（周波数域）に対応したバンドパスフィルタＢＰＦに通すことにより、図１４（ｂ）に示されるように、上記リップル成分やその他のノイズ成分が除去され、そのフィルタ出力ＢＰＦｏとして、モータＭに流れる電流ｉのサージ成分に対応した信号を得ることができる。さらに、この電流ｉのサージ成分に対応した信号ＢＰＦｏを比較器ＣＰを通じて所定のしきい値電圧Ｖｔｈのもとに２値化し、図示しないワンショット回路等を通すことにより、図１４（ｃ）に示される態様でモータＭの回転角度に対応したパルス信号ＣＰｏが得られる。そして、このパルス信号ＣＰｏの数を数えることで、モータＭの回転量や回転数（回転速度）等の回転情報が検出されることになる。
【０００７】
このように、モータＭに流れる電流ｉに含まれるリップル成分およびサージ成分の少なくとも一方を抽出することができれば、これに基づいてモータの回転情報が得られるようになる。
【特許文献１】特開２００３−０４９５８６号公報
【特許文献２】特開２００２−０１０６６７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、上記従来の装置では、新たに次のような不都合も招きかねない。
図１５に示されるように、一般に直流モータＭは、モータ駆動電源Ｅ１１によって給電されながら、例えばスイッチング素子としての４つの電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）Ｍ１１〜Ｍ１４からなるＨブリッジをもって構成される正逆転回路１１を通じてその回転運動が制御される。図１６（ａ）〜（ｄ）は、トランジスタＭ１１〜Ｍ１４に関する駆動信号の一例を示すタイムチャートであり、この図において、駆動信号ｇ１１〜ｇ１４は、それぞれトランジスタＭ１１〜Ｍ１４に対しての駆動信号を示している。同図１６（ａ）〜（ｄ）に示すように、定常運転（定速運転）期間においては、トランジスタＭ１１およびＭ１３のゲート電圧を論理ハイレベルに、またトランジスタＭ１２およびＭ１４のゲート電圧を論理ローレベルにしてモータＭを正転させる。一方、制動運転期間においては、トランジスタＭ１１のゲート電圧を論理ローレベルに、またトランジスタＭ１４のゲート電圧を論理ハイレベルに、それぞれ変更してモータＭの端子間を短絡させる。これにより、逆起電圧による制動（ブレーキ）、いわゆる回生制動がモータＭの回転運動に対してかけられることとなる。そうしてモータＭの運転モードが定常運転から制動運転へ切り替えられると、同モータＭの回転速度は減速し始め、やがてその回転は停止する。図１７に、モータＭの運転モード切替についてその制御態様の一例を示す。なお、図１７（ａ）は運転モード切替に関する指令信号の波形例を示すタイムチャート、図１７（ｂ）はモータＭに流れる電流の波形例を示すタイムチャートである。
【０００９】
同図１７（ａ）および（ｂ）に示されるように、運転モードが制動運転へ切り替えられる制動開始タイミングｔ０の直後には、急激な電流変化に起因して大きな突入電流がモータＭに流れることになる。そして、こうして生じた突入電流がモータＭに流れる電流に重畳されるリップル成分やサージ成分による回転信号に重なるようなことがあると、この回転信号が突入電流に隠れてしまい、回転信号の抽出が困難になる。また、この回転信号が突入電流に完全に隠れてしまった場合には、もはや回転信号の抽出自体が不可能になり、回転パルスの検出漏れ等が生じてモータＭの回転情報が誤って検出される可能性さえある。
【００１０】
なお、ここでは運転モードを定常運転から制動運転へ切り替えた際の不都合について説明したが、モータ起動時等、モータの過渡期にあっては、同様に突入電流が流れ、同様の不都合が生じることになる。
【００１１】
本発明は、こうした実情に鑑みてなされたものであり、モータの起動時や制動時など、モータの過渡期にあっても、回転情報を精度よく検出することのできる直流モータの回転情報検出装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
こうした目的を達成すべく、請求項１に記載の発明では、直流ブラシモータに流れる電流もしくは同モータの端子間電圧によるモータ駆動信号波形に重畳されるリップル成分およびサージ成分の少なくとも一方による回転信号に基づいて前記モータの回転情報を検出する直流モータの回転情報検出装置として、前記モータの運転モードを定常運転から制動運転へ切り替えるべく前記モータの電流量もしくは端子間電圧を定常運転時の制御値から制動運転時の制御値に落としめる運転モード切替に際しその電流量もしくは端子間電圧に対して徐変制御を施す徐変制御手段を備える構成とする。
【００１３】
前述したように、検出対象とするモータの運転モードを定常運転から制動運転へ切り替える際には、急激な電流変化を伴う。そのため、モータコイルの誘電作用によって上記モータに大きな突入電流が流れる。そうして回転信号がこの突入電流に隠れてしまうと、モータの回転情報の検出が困難になる。この点、上記構成では、この運転モード切替の際、上記徐変制御手段を通じてモータの電流量もしくは端子間電圧に対して徐変制御が施される。これにより、同モータの電流変化が緩和され、突入電流の発生が抑制されるようになる。こうして突入電流の低減が図られることで、回転信号が突入電流に隠れてしまうようなことはなくなり、より容易に回転信号の抽出を行うことができるようになる。すなわち、回転信号の抽出を精度よく行うことが可能になり、ひいてはモータの回転情報を精度よく検出することができるようになる。
【００１４】
また、前記徐変制御手段としては、例えば請求項２に記載の発明によるように、
・前記定常運転時の制御値と前記制動運転時の制御値との間に一乃至複数のステップを設け、ステップごとに変動度合を変えて前記モータの電流量もしくは端子間電圧を段階的に落としめる手段。
あるいは請求項４に記載の発明によるように、
・前記モータの電流量もしくは端子間電圧を、前記定常運転時の制御値と前記制動運転時の制御値との間でリニアに徐変させて緩やかに落としめる手段。
等々の手段を採用することが有効である。
【００１５】
また、請求項３に記載の発明によるように、上記請求項２に記載の構成において、前記設けられるステップの１つは、前記定常運転から制動運転への運転モード切替に伴う突入電流と前記回転信号とを時間的に分離し得る電流量もしくは端子間電圧として設定されるものとすることが望ましい。
【００１６】
回転信号の周期が長くなると、突入電流と回転信号とを時間的に分離することが可能になる。すなわち、前記電流量もしくは端子間電圧をそこまで緩やかに落としめれば、それ以降急峻に落としめたとしても、突入電流と回転信号とを分離して誤検出の防止を好適に図ることができ、ひいては前記モータをより速やかに停止させることが可能になる。
【００１７】
さらに、請求項５に記載の発明によるように、請求項１〜４のいずれか一項に記載の直流モータの回転情報検出装置において、前記徐変制御手段による徐変制御の徐変度合は、前記定常運転から制動運転への運転モード切替に伴う突入電流のレベルが前記回転信号のレベルよりも小さくなるように設定されるものとすることが望ましい。こうした構成によれば、突入電流の分離、ひいては回転信号の抽出をより確実に行うことができるようになる。
【００１８】
また、請求項６に記載の発明によるように、請求項１〜５のいずれか一項に記載の構成を前提として、少なくとも前記定常運転から制動運転への運転モード切替時に、前記モータの電流量もしくは端子間電圧の変更タイミングと前記回転信号とを同期させる同期手段をさらに備える構成とすれば、前記モータの電流量もしくは端子間電圧に生じる突入電流を前記回転信号に埋もれさせるかたちで抑制することができるようになる。すなわち、回転信号をより高い精度にて抽出することが可能になる。
【００１９】
また、請求項７に記載の発明では、請求項１〜６のいずれか一項に記載の構成を前提として、前記モータの制動に伴う惰性回転量を求める補正量取得手段と、該補正量取得手段により求められる惰性回転量に応じて前記モータの回転位置を可変とする回転位置補正手段とをさらに備えることを特徴とする。
【００２０】
運転モード切替時における前記徐変制御手段による除変制御中、あるいは制動運転期間にあっては、前記モータの制動に伴い同モータに惰性回転、すなわち余分な回転が生じる。このため、同モータを目標とする停止位置（目標停止位置）で停止させることは困難になる。この点、上記構成によれば、回転位置補正手段および補正量取得手段により、惰性回転量に応じて前記モータの回転位置が可変とされる。これにより、制動に伴う惰性回転の分を補正して停止させたい位置（目標停止位置）で前記モータを停止させることができるようになる。
【００２１】
特にこの場合、請求項８に記載の発明によるように、前記回転位置補正手段を、前記補正量取得手段により求められる惰性回転量の分だけ前記モータの制動タイミングを早めるものとすることが有効である。こうした構成によれば、制動に伴う惰性回転の分だけ、前記モータの制動タイミングが、すなわち前記モータの停止タイミングが早められる。これにより、先の惰性回転による余分な回転量の分だけ前記モータの停止位置が手前に補正され、ひいては同モータを目標停止位置で精度よく停止させることができるようになる。
【００２２】
また、請求項９に記載の発明によるように、上記請求項１〜８のいずれか一項に記載の直流モータの回転情報検出装置において、前記徐変制御によるモータ駆動量を、前記モータの以前の動作から学習した学習値に基づき可変設定されるものとすることも、前記モータを目標停止位置で精度よく停止させる上で有効である。
【００２３】
また、モータの用途によっては、回転位置によってモータにかかる負荷が変わることがある。そこで、請求項１０に記載の発明では、請求項１〜８のいずれか一項に記載の構成を前提として、前記モータの目標停止位置ごとにモータ駆動量が関連付けされたマップをさらに備える構成とし、前記徐変制御によるモータ駆動量をこのマップに基づき可変設定されるものとする。こうした構成とすることで、前記モータの回転位置による負荷変化にも対応して精度よくモータを目標停止位置で停止させることができるようになる。
【００２４】
また、前述したように、モータ起動時にあっても突入電流が流れ、運転モードを定常運転から制動運転へ切り替えた場合と同様の不都合が生じるようになる。そこで、請求項１１に記載の発明では、直流ブラシモータに流れる電流および同モータの端子間電圧の少なくとも一方のモータ駆動信号波形に重畳されるリップル成分およびサージ成分の少なくとも一方による回転信号に基づいて前記モータの回転情報を検出する直流モータの回転情報検出装置として、前記モータを起動させるべく前記モータの電流量もしくは端子間電圧を定常運転時の制御値に上昇させるモータ起動制御に際しその電流量もしくは端子間電圧に対して徐変制御を施す徐変制御手段を備える構成とする。
【００２５】
こうした構成によっても、徐変制御手段を通じてモータの電流量もしくは端子間電圧に対して徐変制御が施される。すなわち、これによっても回転信号の抽出を精度よく行うことが可能になり、ひいてはモータの回転情報を精度よく検出することができるようになる。
【００２６】
そして、前記徐変制御手段としては、例えば請求項１２に記載の発明によるように、
・前記定常運転時の制御値よりも小さな制御値とする一乃至複数のステップを設け、ステップごとに変動度合を変えて前記モータの電流量もしくは端子間電圧を段階的に上昇させる手段。
あるいは請求項１５に記載の発明によるように、
・前記モータの電流量もしくは端子間電圧を、前記定常運転時の制御値までリニアに徐変させて緩やかに上昇させる手段。
等々の手段を採用することが有効である。
【００２７】
ここで、請求項１２に記載の構成を採用する場合は、請求項１３に記載の発明によるように、前記設けられるステップの１つを、前記モータ起動制御に伴う突入電流と前記回転信号とを時間的に分離し得る電流量もしくは端子間電圧として設定されるものとすることがより有効である。
【００２８】
モータ起動時の始動位置によっては、起動直後の突入電流と回転信号とが重なってしまい、回転信号の取り漏らしが懸念されるようになる。この点、上記構成のように、前記設けられるステップの１つを突入電流と回転信号とを時間的に分離し得る電流量もしくは端子間電圧、すなわち起動直後の突入電流と回転信号との重なりの抑制される電流量もしくは端子間電圧として設定しておけば、これ以降急峻に前記モータの電流量もしくは端子間電圧を上昇させたとしても起動直後における回転信号の取り漏らし防止が図られ、ひいては前記モータの起動をより速やかに行うことが可能になる。
【００２９】
そしてこの場合、前記設けられるステップの１つとしては、請求項１５に記載のように、前記モータの回転し始める電流量もしくは端子間電圧として設定されるもの、を採用することが特に有効である。このように、前記設けられるステップの１つを前記モータの回転し始める電流量もしくは端子間電圧として設定しておけば、起動直後の突入電流と回転信号との重なりが抑制され、起動直後における回転信号の取り漏らし防止がより好適に図られることになる。
【００３０】
さらに、請求項１６に記載の発明によるように、請求項１１〜１５のいずれか一項に記載の直流モータの回転情報検出装置において、前記徐変制御手段による徐変制御の徐変度合は、前記モータ起動制御に伴う突入電流のレベルが前記回転信号のレベルよりも小さくなるように設定されるものとすることが望ましい。こうした構成によれば、突入電流の分離、ひいては回転信号の抽出をより確実に行うことができるようになる。
【００３１】
また一方、請求項１７に記載の発明では、直流ブラシモータに流れる電流および同モータの端子間電圧の少なくとも一方のモータ駆動信号波形に重畳されるリップル成分およびサージ成分の少なくとも一方による回転信号に基づいて前記モータの回転情報を検出する直流モータの回転情報検出装置として、前記モータの運転モードを定常運転から制動運転へ切り替えるに際し、前記定常運転時の回転速度と前記制動運転時の回転速度との間に一乃至複数のステップを設け、ステップごとに変動度合を変えて前記モータの回転速度を段階的に落としめる構成とする。
【００３２】
回転信号の周期が長くなると、突入電流と回転信号とを時間的に分離することが可能になることは前述したとおりである。さらに、回転信号の周期はモータの回転速度に対応したものとなる。そこで上記構成のように、前記モータの回転速度をステップごとに変動度合を変えて段階的に落としめるようにすれば、突入電流と回転信号とを時間的に分離し得る区間をより自在に設定することが可能になる。
【００３３】
そして、前記設けられるステップの１つを、請求項１８に記載のように、前記定常運転から制動運転への運転モード切替に伴う突入電流と前記回転信号とを時間的に分離し得る回転速度として設定されるものとすれば、このステップ以降を突入電流と回転信号とを時間的に分離し得る区間として、これ以降急峻に回転速度を落としめたとしても突入電流と回転信号とを分離して誤検出の防止を好適に図ることができ、ひいては前記モータをより速やかに停止させることが可能になる。
【００３４】
また、請求項１７または１８に記載の直流モータの回転情報検出装置においては、例えば請求項１９に記載の発明によるように、
・前記ステップへの移行に際し、前記モータの回転速度が前記モータの電流量もしくは端子間電圧の変更をもって減速される構成。
あるいは請求項２２に記載の発明によるように、
・前記ステップへの移行に際し、前記モータの回転速度が前記モータの回転軸への機械的な負荷の付与をもって減速される構成。
等々の構成が有効である。
【００３５】
そして、請求項１９に記載の直流モータの回転情報検出装置に関して、前記モータの電流量もしくは端子間電圧の変更に際しての変動度合は、請求項２０に記載のように、前記定常運転から制動運転への運転モード切替に伴う突入電流のレベルが前記回転信号のレベルよりも小さくなる程度に緩やかに設定されるものとすることが望ましい。こうした構成によれば、突入電流の分離、ひいては回転信号の抽出をより確実に行うことができるようになる。
【００３６】
さらに、請求項１９または２０に記載の直流モータの回転情報検出装置に関しては、請求項２１に記載の発明によるように、前記モータの電流量もしくは端子間電圧の変更に際し、前記モータの電流量もしくは端子間電圧の変更タイミングと前記回転信号とを同期させる構成とすることで、前記モータの電流量もしくは端子間電圧に生じる突入電流を前記回転信号に埋もれさせるかたちで抑制することができ、ひいては回転信号をより高い精度にて抽出することが可能になる。
【００３７】
また、請求項２３に記載の発明によるように、請求項１７〜２２のいずれか一項に記載の構成を前提として、前記モータの制動に伴う惰性回転量を求める補正量取得手段と、該補正量取得手段により求められる惰性回転量に応じて前記モータの回転位置を可変とする回転位置補正手段とをさらに備える構成とすれば、制動に伴う惰性回転の分を補正して停止させたい位置（目標停止位置）で前記モータを停止させることができるようになる。
【００３８】
そしてこの場合、前記回転位置補正手段を、請求項２４に記載のように、前記補正量取得手段により求められる惰性回転量の分だけ前記モータの制動タイミングを早めるものとすれば、惰性回転による余分な回転量の分だけ前記モータの停止位置が手前に補正され、ひいては同モータを目標停止位置で精度よく停止させることができるようになる。
【００３９】
また、請求項２５に記載の発明によるように、上記請求項１７〜２４のいずれか一項に記載の直流モータの回転情報検出装置において、前記ステップごとのモータ駆動量を、前記モータの以前の動作から学習した学習値に基づき可変設定されるものとすることも、前記モータを目標停止位置で精度よく停止させる上で有効である。
【００４０】
さらに、請求項２６に記載の発明によるように、請求項１７〜２４のいずれか一項に記載の構成を前提として、前記モータの目標停止位置ごとにモータ駆動量が関連付けされたマップをさらに備える構成とし、且つ、前記ステップごとのモータ駆動量をこのマップに基づき可変設定されるものとすれば、回転位置によってモータにかかる負荷が変わる用途にあっても、前記モータの回転位置による負荷変化にも対応して精度よくモータを目標停止位置で停止させることができるようになる。
【００４１】
また一方、請求項２７に記載の発明では、直流ブラシモータに流れる電流および同モータの端子間電圧の少なくとも一方のモータ駆動信号波形に重畳されるリップル成分およびサージ成分の少なくとも一方による回転信号に基づいて前記モータの回転情報を検出する直流モータの回転情報検出装置として、前記モータを起動するに際し、前記モータの回転軸に機械的な負荷を付与してその回転を強制的に抑止した状態で前記モータに電流を供給しながら前記回転軸への機械的な負荷を減少させるかたちで前記モータを起動させる構成とする。こうした構成によっても、回転信号の抽出をより容易として回転情報を精度よく検出することができるようになる。
【００４２】
具体的には、例えば請求項２８に記載の発明によるように、前記回転を抑止された状態でモータに供給される電流の電流量および供給時間を、前記モータの起動に伴う突入電流と前記回転信号とが時間的に分離されるように設定されるものとする。すなわちこれを、例えば起動直後の突入電流と回転信号との重なりの抑制される電流量もしくは供給時間として設定するようにする。こうすることで、起動直後における回転信号の取り漏らし防止が好適に図られるようになる。
【００４３】
あるいは請求項２９に記載の発明によるように、前記回転の抑止された状態でモータに供給される電流の電流量および供給時間を、前記モータの起動に伴う突入電流のレベルが前記回転信号のレベルよりも小さくなるように設定されるものとする。こうすることで、回転信号が突入電流に隠れてしまうようなことはなくなり、より容易に回転信号の抽出を行うことができるようになる。すなわち、回転信号の抽出を精度よく行うことが可能になり、ひいてはモータの回転情報を精度よく検出することができるようになる。
【００４４】
また、請求項２７〜２９のいずれか一項に記載の直流モータの回転情報検出装置においては、請求項３０に記載のように、前記回転の抑止された状態でモータに供給される電流の電流量を、回転軸への機械的な負荷の無い状態にあっては前記モータが回転し得る電流量として設定されるものとすることが特に有効である。こうした構成によれば、効果のさらなる増大が期待できるようになる。
【００４５】
さらに、請求項３１に記載の発明では、上記請求項１〜３０のいずれか一項に記載の構成を前提として、前記モータの電流もしくは端子間電圧によるモータ駆動信号波形から抽出されるリップル成分もしくはサージ成分を所定のしきい値のもとに２値化してパルス信号を生成する回転パルス生成部をさらに備える構成とする。こうした構成によれば、デジタル方式での信号処理が可能となり、アナログ方式で信号処理を行うときよりも高い精度で複雑な演算を行うことができるようになる。また、マイクロコンピュータ等を利用することで、ハードウェアの変更や追加のみならず、ソフトウェアの変更や追加を通じて、モータの過渡応答特性、追従性、負荷変動などにも柔軟に対応することができるようになる。
【００４６】
また、請求項３２に記載の発明では、上記請求項１〜３１のいずれか一項に記載の構成を前提としてさらに、前記モータの電流もしくは端子間電圧をパルス幅変調制御にて制御するパルス幅変調制御部を備える構成とする。これにより、エネルギー効率を高くして前記モータの駆動等を制御することが可能になり、ひいては省エネルギー化が図られるようになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４７】
以下、この発明に係る直流モータの回転情報検出装置を具体化した一実施の形態について説明する。
図１に、この実施の形態に係る直流モータの回転情報検出装置の概略構成をブロック図として示す。
【００４８】
同図１に示すように、この装置は、大きくは、モータＭに流れる電流や端子間電圧の大きさや方向を可変とする正逆転回路１と、この回路への信号伝達を通じてモータＭの回転を制御する制御部２と、モータＭに関する回転信号を検出する回転信号検出部３とを有して構成されている。このうち、正逆転回路１は、スイッチング素子としての４つの電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）Ｍ１〜Ｍ４によるＨブリッジで構成され、モータ駆動電源Ｅ１により給電が行われる。また、回転信号検出部３は、モータＭのモータ駆動信号波形から端子間電圧を検出するモータ電圧検出部３ａ、その検出されたモータＭの端子間電圧からサージ成分を回転信号として抽出するサージ抽出部３ｂ、およびその抽出されたサージ成分を所定のしきい値のもとに２値化してパルス信号を生成する回転パルス生成部３ｃを有して構成されている。
【００４９】
この装置の検出対象となる直流モータＭは一対のブラシＢを介して、正逆転回路１および回転信号検出部３にそれぞれ接続され、上記制御部２によってその回転が制御される。
ここで、上記モータ電圧検出部３ａは、モータＭの各端子から端子間電圧信号を取り込み、例えば増幅器（図示略）を通じてその信号を増幅する。サージ抽出部３ｂは、上記モータ電圧検出部３ａにより検出された信号（端子間電圧信号）を取り込み、例えばローパスフィルタやハイパスフィルタ（図示略）等を通じてその信号から正逆転回路１の駆動信号成分やリップル成分を除去し、回転信号としてサージ成分のみを抽出する。また、回転パルス生成部３ｃは、サージ抽出部３ｂにより抽出されたサージ成分を取り込んで、例えば増幅器（図示略）を通じて増幅するとともに、例えば比較器（図示略）を通じて所定のしきい値のもとにこれを２値化してパルス信号を生成する。さらに、このパルス信号は、図示しないワンショット回路等によって所定の幅のパルスとされた後、上記制御部２に取り込まれる。そして、この制御部２は、例えばカウンタ（図示略）等を通じてそのパルス信号からモータＭの回転量や回転速度等の回転情報を検出し、その回転情報に基づいてモータＭの回転位置を例えばレジスタ等に記憶される目標停止位置に一致させるべく上記正逆転回路１を通じてモータＭの回転量や回転方向等を制御する。
【００５０】
図２（ａ）〜（ｄ）を併せ参照して、制御部２によるモータＭの回転制御の一態様について説明する。
ここでは、制御部２が正逆転回路１のＨブリッジを用いてパルス幅変調（ＰＷＭ）制御を行い、モータＭの回転量や回転方向等を制御することを想定して説明する。すなわち、制御部２から駆動信号（パルス幅変調信号）がトランジスタＭ１〜Ｍ４に与えられ、その駆動信号に基づいてトランジスタＭ１〜Ｍ４がそれぞれ駆動される。
【００５１】
図２（ａ）〜（ｄ）は、トランジスタＭ１〜Ｍ４に関する駆動信号の一例を示すタイムチャートであり、この図において、駆動信号ｇ１〜ｇ４は、それぞれトランジスタＭ１〜Ｍ４に対する駆動信号を示している。
【００５２】
すなわち、定常運転期間においては、トランジスタＭ１およびＭ３を例えばデューティ比「１００％」で、またトランジスタＭ２およびＭ４をこれと逆相（デューティ比「０％」）でそれぞれ駆動してモータＭを正転させる。一方、制動運転期間においては、トランジスタＭ１およびＭ３を所定のデューティ比（正転時は「５０％〜１００％」）で、またトランジスタＭ２およびＭ４をこれと逆相でそれぞれ駆動する。こうして、検出対象とするモータＭに流れる電流や端子間電圧は、トランジスタＭ１〜Ｍ４に関する駆動信号のデューティ比に応じて可変とされる。なお、ここでいうデューティ比は、基本周期Ｔに対する論理ハイレベルの期間ｔの割合、すなわち「（ｔ／Ｔ）×１００（％）」と定義される比率である（図３参照）。
【００５３】
図４に、起動から停止まで上記態様で制御されるモータＭに流れる電流量の推移例をタイムチャートとして示す。なおここでは、トランジスタＭ１およびＭ３のデューティ比を制御値として、定常運転時の制御値をデューティ比「１００％」、制動運転時の制御値を同デューティ比「５０％」とする。
【００５４】
同図４に示されるように、モータＭの起動時においては、まず、停止時の電流値から、定常運転時の制御値よりも小さな制御値、例えばデューティ比「６０％〜７０％」に相当する電流値ｉ１まで電流量をリニアに徐変させて緩やかに上昇させる。そうして電流値ｉ１まで電流量を上昇させた後、タイミングｔ１１で、定常運転時の制御値、すなわちデューティ比「１００％」に相当する電流値ｉ３まで電流量を一気に上昇させる。なお、この実施の形態においては、上記電流値ｉ１を、モータＭの回転し始める電流量として設定するようにしている。
【００５５】
このように、この実施の形態においては、起動させるべくモータＭの電流量を定常運転時の制御値（電流値ｉ３）に上昇させるモータ起動制御に際し、定常運転時の制御値よりも小さな制御値とするステップ（電流値ｉ１）を設け、ステップごとに変動度合を変えてモータＭの電流量を段階的に上昇させるようにしている。これにより、同モータＭの電流変化が緩和されるとともに突入電流の発生が抑制され、ステップが適宜に設けられることで、遂には突入電流のレベルが回転信号のレベルよりも小さくなる。こうして突入電流の低減が図られることによって、回転信号が突入電流に隠れてしまうようなことはなくなり、より容易に回転信号の抽出を行うことができるようになる。すなわち、回転信号の抽出を精度よく行うことが可能になり、ひいてはモータの回転情報を精度よく検出することができるようになる。また、この実施の形態においては、上記ステップの電流値ｉ１をモータＭの回転し始める電流量として設定するようにしている。モータ起動時の始動位置によっては、起動直後の突入電流と回転信号とが重なってしまい、回転信号の取り漏らしが懸念されるようになる。この点、上記ステップをこうした電流値ｉ１として設定しておけば、起動直後の突入電流と回転信号との重なりが抑制され、起動直後における回転信号の取り漏らし防止が図られることになる。そして、この実施の形態のように同ステップ以降の電流量を急峻に上昇させることで、モータＭの起動を速やかに行いつつ、起動直後における回転信号の取り漏らし防止が適切に図られるようになる。
【００５６】
こうしたモータ起動制御に続けて、所定時間だけモータＭを定常運転させた後、タイミングｔ１２で、定常運転時の電流値ｉ３から、定常運転時の制御値よりも小さな制御値、例えばデューティ比「７０％〜８０％」に相当する電流値ｉ２まで電流量をリニアに徐変させて緩やかに落としめる（期間Ｔ１）。そうして電流値ｉ２まで電流量を低下させた後、タイミングｔ１３で、制動運転時の制御値、すなわちデューティ比「５０％」に相当する電流値まで電流量を一気に低下させる。そうして所定時間後にモータＭが停止することになる。なお、この実施の形態においては、上記電流値ｉ２を、定常運転から制動運転への運転モード切替に伴う突入電流と回転信号（サージ成分）とを時間的に分離し得る電流量として設定するようにしている。
【００５７】
このように、運転モードを定常運転から制動運転へ切り替えるべくモータＭに流れる電流量を定常運転時の制御値（電流値ｉ３）から制動運転時の制御値（ここではデューティ比「５０％」）に落としめる運転モード切替に際し、定常運転時の制御値よりも小さな制御値とするステップ（電流値ｉ２）を設けるようにする。そうしてステップごとに変動度合を変えてモータＭの電流量を段階的に落としめるようにする。こうすることで、同モータＭの電流変化が緩和されるとともに突入電流の発生が抑制され、ステップが適宜に設けられることで、遂には突入電流のレベルが回転信号のレベルよりも小さくなる。すなわち、回転信号の抽出を精度よく行うことが可能になり、ひいてはモータの回転情報を精度よく検出することができるようになる。また、この実施の形態においては、上記ステップの電流値ｉ２を突入電流と回転信号（サージ成分）とを時間的に分離し得る電流量として設定するようにしている。回転信号の周期が長くなると、突入電流と回転信号とを時間的に分離することが可能になる。すなわち、電流量をそこまで緩やかに落としめれば、この実施の形態のようにそれ以降急峻に落としめたとしても、突入電流と回転信号とを分離して誤検出の防止が図られるようになる。こうして、モータＭの停止を速やかに行いつつ、回転情報の誤検出防止についてもこれが適切に図られるようになる。
【００５８】
また、タイミングｔ１２およびｔ１３においては、モータＭの端子間電圧（もしくは電流量）の変更タイミングと回転信号とを同期させるようにする。以下、図５を参照しつつ、この制御についてさらに詳しく説明する。なお、図５（ａ）および（ａ１）〜（ａ３）は同期させない場合の、また図５（ｂ）および（ｂ１）〜（ｂ３）は同期させた場合の各信号の推移例を示すタイムチャートである。また、図５（ａ）および（ｂ）において、波形ＬはモータＭの端子間電圧、波形Ｌ１は回転信号として抽出されたサージ成分、波形Ｌ２はモータＭの端子間電圧Ｌを変更した直後の突入電流、をそれぞれ示している。さらに、図５（ａ１）および（ｂ１）は上記サージ成分をもとにして生成されるパルス信号を、また図５（ａ２）および（ｂ２）は上記波形Ｌ１およびＬ２の合成波形Ｌ３を、また図５（ａ３）および（ｂ３）は上記波形Ｌをそれぞれ示している。
【００５９】
まず、上記モータＭの端子間電圧の変更タイミングと回転信号とを同期させない場合は、図５（ａ１）〜（ａ３）に示すように、モータＭの端子間電圧Ｌを変更した直後に突入電流が生じ、これがしきい値Ｖｔｈを超えると誤パルスが生成され、回転情報が誤って検出されるようなことも起こりかねない。
【００６０】
一方、この実施の形態に係る装置のごとくモータＭの端子間電圧の変更タイミングと回転信号とを同期させた場合は、図５（ｂ１）〜（ｂ３）に示すように、突入電流をサージ成分に埋もれさせるかたちで抑制することができ、ひいては誤パルス発生の回避が図られるようになる。
【００６１】
このように、上記タイミングｔ１２およびｔ１３において、モータＭの端子間電圧（もしくは電流量）の変更タイミングと回転信号とを同期させることで、同タイミングにおける突入電流の発生が抑制され、回転信号をより高い精度にて抽出することが可能になる。
【００６２】
また図６は、先の図４に示した態様でモータＭに流す電流量が制御されるときの同モータＭの回転速度の推移例を示すタイムチャートである。なお、この図６において、先の図４に示した要素と同一の要素には各々同一の符号を付して示している。
【００６３】
同図６に示されるように、この実施の形態においては、制動運転の前（定常運転から制動運転への運転モード切替時）に、上記モータＭの回転速度を定常運転時の回転速度ｖ３からそれよりも低速度な回転速度ｖ１まで落としめる低速運転区間（期間Ｔ１）が設けられている。ここで、回転速度ｖ１は、運転モード切替に伴う突入電流と回転信号（サージ成分）とを時間的に分離し得るようになるしきい値（回転速度ｖ２）よりも低速度な回転速度として設定されている。
【００６４】
この区間においては、モータＭの回転速度が緩やかに減速される。そうしてモータＭの回転速度が定常運転時の回転速度ｖ３から上記回転速度ｖ１まで減速されると、タイミングｔ１３で、モータＭの回転に対して急な制動（ブレーキ）がかけられる。これに従ってモータＭの回転速度はそこから大きく減速されるようになり、やがてその回転は停止する。以下、図７〜図１０を参照して、この制御についてさらに詳しく説明する。なお、図７および図８は上記低速運転区間を設けずにそのまま制動運転に切り替えた場合の、また図９および図１０は上記低速運転区間を設けて同期間を経た後に制動運転に切り替えた場合の各信号の推移例を示すタイムチャートである。より詳しくは、図７および図９は制動運転に切り替える前の、また図８および図１０は制動運転に切り替えた後の信号波形をそれぞれ示している。また、これら各図（ａ）〜（ｃ）は、先の図５（ａ１）〜（ａ３）や図５（ｂ１）〜（ｂ３）に対応するものであり、同一の要素には各々同一の符号を付して示している。
【００６５】
まず、上記低速運転区間を設けなかった場合について説明する。図７に示すように、制動運転に切り替える前にあっては、モータＭの回転態様に応じたパルス信号が回転信号として生成され、これに基づいて回転情報が正常に検出される。一方、運転モードを制動運転に切り替えた後には、その切替の直後に突入電流が生じ、図８に示すように、これがしきい値Ｖｔｈを超えるようなことがあると誤パルスが生成され、回転情報が誤って検出されるようなことも起こりかねない。
【００６６】
他方、この実施の形態のごとく上記低速運転区間を設けた場合には、図９に示されるように、制動運転に切り替える前に既にモータＭの回転速度が定常運転時の回転速度よりも低速度な回転速度まで減速されており、この低速回転状態で制動運転への切替が行われることになる。図１０に示されるように、この場合にあっても誤パルスが生成されることはある。しかし、このときの回転信号のパルス間隔は、図７および図８に示したものよりも広くなっているため、回転信号と誤パルスとを容易に判別することができる。すなわち、これらを分離したり、あるいは誤パルスの分だけ回転情報を補正したりすることで、正確な回転情報が得られるようになる。さらにこの実施の形態においては、上記回転速度ｖ１を、定常運転から制動運転への運転モード切替に伴う突入電流と回転信号（サージ成分）とを時間的に分離し得る回転速度として設定するようにしている。これにより、この実施の形態のようにそれ以降急峻に回転速度を落としめたとしても、突入電流と回転信号とを分離することができ、ひいては回転情報の誤検出防止が図られるようになる。こうして、モータＭの停止を速やかに行いつつ、回転情報の誤検出防止についてもこれが適切に図られるようになる。
【００６７】
また、上記図４や図６に示す態様でモータＭの回転を制御するときには、タイミングｔ１２以降の期間において、モータＭの制動に伴い同モータＭに惰性回転、すなわち余分な回転が生じる。こうした惰性回転があると、同モータＭを目標とする停止位置（目標停止位置）で停止させることは困難になる。そこで、この実施の形態では、上記モータＭの制動に伴う惰性回転量を求め、その惰性回転量の分だけモータＭの制動タイミング（タイミングｔ１２）を早めるようにしている。これにより、制動に伴う惰性回転の分を補正して目標停止位置で精度よく上記モータＭを停止させることができるようになる。
【００６８】
また、この実施の形態においては、上記制御部２（図１）が、モータＭの目標停止位置ごとにモータ駆動量が関連付けされたマップを有して構成されており、期間Ｔ１（図４および図６）におけるモータ駆動量（電流量もしくは端子間電圧）が、このマップに基づいて可変設定されるようになっている。これにより、回転位置によってモータにかかる負荷が変わる用途にあっても、上記マップに通じてその負荷変化に対応して精度よくモータＭを目標停止位置で停止させることができるようになる。
【００６９】
以上説明したように、この実施の形態に係る直流モータの回転情報検出装置によれば、以下のような多くの優れた効果が得られるようになる。
（１）モータＭの運転モードを定常運転から制動運転へ切り替えるべくモータＭの電流量を定常運転時の制御値から制動運転時の制御値に落としめる運転モード切替に際しその電流量に対して徐変制御を施す徐変制御手段を備える構成とした。これにより、同モータＭの電流変化が緩和され、突入電流の発生が抑制されるようになる。こうして突入電流の低減が図られることで、回転信号（サージ成分）が突入電流に隠れてしまうようなことはなくなり、より容易に回転信号の抽出を行うことができるようになる。すなわち、回転信号の抽出を精度よく行うことが可能になり、ひいてはモータの回転情報を精度よく検出することができるようになる。なお、この実施の形態において、上記徐変制御手段は、例えばマイクロコンピュータ等により構成される制御部２に内蔵された構成となっている。
【００７０】
（２）また、上記徐変制御手段として、定常運転時の制御値と制動運転時の制御値との間にステップを設け、ステップごとに変動度合を変えてモータＭの電流量を段階的に落としめるもの、を採用するようにした。これにより、モータＭの運転モード切替時における上記徐変制御が適正に行われるようになる。
【００７１】
（３）さらにそのステップを、定常運転から制動運転への運転モード切替に伴う突入電流と回転信号（サージ成分）とを時間的に分離し得る電流量として設定するようにした。これにより、モータＭの停止を速やかに行いつつ、回転情報の誤検出の防止が好適に図られるようになる。
【００７２】
（４）また、運転モード切替時における上記徐変制御の徐変度合を、定常運転から制動運転への運転モード切替に伴う突入電流のレベルが回転信号（サージ成分）のレベルよりも小さくなる程度に設定するようにした。これにより、必要とされるレベルまで突入電流が確実に低減されるようになり、突入電流の分離、ひいては回転信号の抽出をより確実に行うことができるようになる。
【００７３】
（５）定常運転から制動運転への運転モード切替時にモータＭの端子間電圧（もしくは電流量）の変更タイミングと回転信号とを同期させる同期手段を備える構成とした。これにより、モータＭの電流量に生じる突入電流を回転信号（サージ成分）に埋もれさせるかたちで抑制することができるようになる。すなわち、回転信号をより高い精度にて抽出することが可能になる。なお、この実施の形態においては、この同期手段も制御部２に内蔵された構成となっている。
【００７４】
（６）モータＭの制動に伴う惰性回転量を求める補正量取得手段と、該補正量取得手段により求められる惰性回転量に応じてモータＭの回転位置を可変とする回転位置補正手段とをさらに備える構成とした。これにより、制動に伴う惰性回転の分を補正して停止させたい位置（目標停止位置）でモータＭを停止させることができるようになる。なお、この実施の形態においては、これら補正量取得手段および回転位置補正手段も上記制御部２に内蔵された構成となっている。
【００７５】
（７）また、回転位置補正手段を、補正量取得手段により求められる惰性回転量の分だけモータＭの制動タイミングを早めるものとした。これにより、先の惰性回転による余分な回転量の分だけモータＭの停止位置が手前に補正され、ひいては同モータＭを目標停止位置で精度よく停止させることができるようになる。
【００７６】
（８）さらに、モータＭの目標停止位置ごとにモータ駆動量が関連付けされたマップをさらに備える構成とし、上記運転モード切替時の徐変制御によるモータ駆動量、すなわち期間Ｔ１（図４および図６）におけるモータ駆動量（電流量もしくは端子間電圧）を、このマップに基づき可変設定されるものとした。これにより、回転位置によってモータにかかる負荷が変わる用途にあっても、モータＭの回転位置による負荷変化にも対応して精度よくモータＭを目標停止位置で停止させることができるようになる。
【００７７】
（９）モータＭを起動させるべくモータＭの電流量を定常運転時の制御値に上昇させるモータ起動制御に際しその電流量に対して徐変制御を施す徐変制御手段を備える構成とした。こうした構成によれば、起動時においても、回転信号（サージ成分）の抽出を精度よく行うことが可能になり、ひいてはモータの回転情報を精度よく検出することができるようになる。なお、この実施の形態においては、この徐変制御手段も上記制御部２に内蔵された構成となっている。
【００７８】
（１０）また、この徐変制御手段として、定常運転時の制御値よりも小さな制御値とするステップを設け、ステップごとに変動度合を変えてモータＭの電流量を段階的に上昇させるもの、を採用するようにした。これにより、モータＭの起動時における上記徐変制御が適正に行われるようになる。
【００７９】
（１１）さらにそのステップを、モータＭの回転し始める電流量として設定するようにした。これにより、同ステップ以降の電流量を急峻に上昇させ、モータＭの起動を速やかに行いつつ、起動直後における回転信号の取り漏らし防止も好適に図ることが可能になる。
【００８０】
（１２）また、モータ起動時における上記徐変制御の徐変度合を、モータ起動制御に伴う突入電流のレベルが回転信号（サージ成分）のレベルよりも小さくなる程度に設定するようにした。これにより、必要とされるレベルまで突入電流が確実に低減されるようになり、突入電流の分離、ひいては回転信号の抽出をより確実に行うことができるようになる。
【００８１】
（１３）モータＭの運転モードを定常運転から制動運転へ切り替えるに際し、定常運転時の回転速度と制動運転時の回転速度との間にステップ（図６の回転速度ｖ１）を設け、ステップごとに変動度合を変えてモータＭの回転速度を段階的に落としめる構成とした。このように、モータＭの回転速度をステップごとに変動度合を変えて段階的に落としめるようにすれば、突入電流と回転信号とを時間的に分離し得る区間をより自在に設定することが可能になる。ちなみに、この実施の形態においては、タイミングｔ１３（図６）以降の期間がその突入電流と回転信号とを時間的に分離し得る区間に相当する。
【００８２】
（１４）さらにこのステップを、定常運転から制動運転への運転モード切替に伴う突入電流と回転信号（サージ成分）とを時間的に分離し得る回転速度として設定するようにした。これにより、同ステップ以降の回転速度を急峻に下降させ、モータＭの停止を速やかに行いつつ、回転情報の誤検出の防止も好適に図ることが可能になる。
【００８３】
（１５）また、そのステップへの移行に際しモータＭの回転速度を、同モータＭの端子間電圧（もしくは電流量）の変更をもって減速する構成とした。これにより、同モータＭの回転速度をより容易に且つ自在に制御することが可能になる。
【００８４】
（１６）また前述したように、このモータＭの電流量の変更に際しその変動度合を、定常運転から制動運転への運転モード切替に伴う突入電流のレベルが回転信号（サージ成分）のレベルよりも小さくなる程度に緩やかに設定するようにした。これにより、必要とされるレベルまで突入電流が確実に低減されるようになり、突入電流の分離、ひいては回転信号の抽出をより確実に行うことができるようになる。
【００８５】
（１７）また、このモータＭの電流量の変更に際し、同モータＭの端子間電圧（もしくは電流量）の変更タイミングと回転信号とを同期させるようにした。こうすることで、モータＭの端子間電圧（もしくは電流量）に生じる突入電流を回転信号（サージ成分）に埋もれさせるかたちで抑制することができ、ひいては回転信号をより高い精度にて抽出することが可能になることも前述した。
【００８６】
（１８）さらに、モータＭの端子間電圧によるモータ駆動信号波形から抽出されるサージ成分を所定のしきい値のもとに２値化してパルス信号を生成する回転パルス生成部３ｃを備える構成とした。こうした構成によれば、デジタル方式での信号処理が可能となり、アナログ方式で信号処理を行うときよりも高い精度で複雑な演算を行うことができるようになる。また、マイクロコンピュータ等を利用することで、ハードウェアの変更や追加のみならず、ソフトウェアの変更や追加を通じて、モータの過渡応答特性、追従性、負荷変動などにも柔軟に対応することができるようになる。
【００８７】
（１９）モータＭの端子間電圧をパルス幅変調（ＰＷＭ）制御にて制御するパルス幅変調制御部を備える構成とした。これにより、エネルギー効率を高くしてモータＭの駆動等を制御することが可能になり、ひいては省エネルギー化が図られるようになる。なお、この実施の形態においては、上記制御部２がこのパルス幅変調制御部に相当する。
【００８８】
なお、上記実施の形態は、以下の態様をもって実施することもできる。
・モータＭの回転軸に機械的な負荷をかける機構を新たに設け、上記モータＭを起動するに際し、同モータＭの回転軸に機械的な負荷を付与してその回転を強制的に抑止した状態でモータＭに所定電流量の電流を供給しながら上記モータＭの回転軸への機械的な負荷を減少させるかたちで上記モータＭを起動させるようにしてもよい。こうした構成によっても、回転信号の抽出をより容易として回転情報を精度よく検出することができるようになる。なお、回転軸への機械的な負荷は回転軸に直接的にかけても、また間接的にかけるようにしてもよい。
【００８９】
具体的には、例えば上記回転の抑止された状態でモータＭに供給される電流の電流量および供給時間を、突入電流と回転信号（サージ成分）とを時間的に分離し得る程度にして、すなわち起動直後の突入電流と回転信号との重なりの抑制される電流量もしくは供給時間として設定するようにする。これにより、起動直後における回転信号の取り漏らし防止が図られるようになる。
【００９０】
あるいは、上記回転の抑止された状態でモータＭに供給される電流の電流量および供給時間を、同モータＭの起動に伴う突入電流のレベルが回転信号（サージ成分）のレベルよりも小さくなるように設定する。こうすることで、回転信号が突入電流に隠れてしまうようなことはなくなり、より容易に回転信号の抽出を行うことができるようになる。すなわち、回転信号の抽出を精度よく行うことが可能になり、ひいてはモータの回転情報を精度よく検出することができるようになる。
【００９１】
そしていずれの場合も、上記回転の抑止された状態でモータに供給される電流の電流量を、回転軸への機械的な負荷の無い状態にあってはモータＭが回転し得る電流量として設定することで、効果のさらなる増大が期待できるようになる。
【００９２】
・上記実施の形態においては、上記運転モード切替時の徐変制御によるモータ駆動量をマップを用いて制御するようにした。しかしこれに限られることなく、例えば同徐変制御によるモータ駆動量を、モータＭの以前の動作から学習した学習値に基づき可変設定するようにしてもよい。例えばモータＭの負荷が回転位置によらず略一定であるシステムにあっては、前回のモータＭの回転量（移動量）を計測しておき、次回の動作にその学習値を反映させることで、上記モータＭを目標停止位置で精度よく停止させることができるようになる。また、こうした構成ではマップ等を必要としないため、構成自体を簡素に保つことも可能になる。ただし、これらの構成は必須の構成ではなく、モータ停止位置の精度として必要とする精度が得られれば、適宜に割愛することもできる。
【００９３】
・上記実施の形態においては、前記回転位置補正手段を、前記補正量取得手段により求められる惰性回転量の分だけモータＭの制動タイミングを早めるものとしたが、惰性回転量に関する補正方法がこれに限られることはない。例えば制御部２（図１）においてカウンタ値等に適宜の補正演算を施して停止位置を補正する等、惰性回転量に関する補正方法は任意である。なお、これら補正量取得手段や回転位置補正手段も必須の構成ではない。
【００９４】
・上記実施の形態においては、運転モード切替時にモータＭの端子間電圧（もしくは電流量）の変更タイミングと回転信号とを同期させる同期手段を備える構成とした。しかし、これは必須の構成ではなく、適宜に割愛することも可能である。
【００９５】
・上記実施の形態においては、モータ起動時や、定常運転から制動運転への運転モード切替時に、１つのステップを設けるようにしたが、これらステップの数は基本的に任意である。
【００９６】
・上記実施の形態においては、モータ起動時に設けられるステップの１つを、モータＭの回転し始める電流量として設定するようにした。しかしこれに限られることなく、このステップが、モータ起動制御に伴う突入電流と回転信号（サージ成分）とを時間的に分離し得る電流量として設定されれば、前記（１１）の効果に準じた効果は得られるようになる。
【００９７】
・またこれにも限られることはなく、モータ起動時や、定常運転から制動運転への運転モード切替時に設けられるステップは、それぞれモータＭの電流量を徐変させることができれば足り、その範囲で基本的に任意の電流量に設定することができる。
【００９８】
・上記実施の形態においては、モータ起動時や、定常運転から制動運転への運転モード切替時に徐変制御を施す徐変制御手段として、定常運転時の制御値と制動運転時の制御値との間にステップを設け、ステップごとに変動度合を変えてモータＭの電流量を段階的に上昇させるものや、段階的に落としめるもの、を採用するようにした。しかし、これら徐変制御手段はこうしたものに限られることなく、例えばモータＭの電流量を、定常運転時の制御値までリニアに徐変させて緩やかに上昇させるものや、定常運転時の制御値と制動運転時の制御値との間でリニアに徐変させて緩やかに上昇させるもの等も適宜採用可能である。さらに、この場合においても、リニアではなく非線形に徐変させるようにしてもよい。要は、モータ起動時あるいは定常運転から制動運転への運転モード切替時に、モータＭの電流量をより緩やかに変化させ得るものであれば足りる。
【００９９】
・上記実施の形態においては、図２に示したように、相補式のパルス幅変調（ＰＷＭ）制御を行い、モータＭの回転量や回転方向等を制御するようにした。しかしこれに限られることなく、例えば図１１に示すようなパルス幅変調（ＰＷＭ）制御を行い、モータＭの回転量や回転方向等を制御するようにしてもよい。すなわち、制動運転期間においては、トランジスタＭ２およびＭ４のゲート電圧を常に論理ローレベル（オフ状態）にしておき、トランジスタＭ１およびＭ３を同相の所定デューティ比で駆動するようにしてもよい。こうした駆動方法によっても、モータＭに流れる電流や端子間電圧は上記トランジスタＭ１およびＭ３に関する駆動信号ｇ１およびｇ３のデューティ比（「０％〜１００％」）に応じて同様に可変とされ、前記（１９）の効果に準じた効果は得られるようになる。
【０１００】
・さらに、パルス幅変調（ＰＷＭ）制御を行うことさえも必須ではなく、例えば図１２に示すように、制動運転期間においては、トランジスタＭ２およびＭ４のゲート電圧を常に論理ローレベル（オフ状態）にしておき、トランジスタＭ１およびＭ３のゲート電圧を連続的に（例えばリニアに）変化させるようにしてもよい。こうした駆動方法によっても、モータＭに流れる電流や端子間電圧は、トランジスタＭ１およびＭ３に関する駆動信号ｇ１およびｇ３の電圧値に応じて可変とされるようになる。
【０１０１】
・上記実施の形態においては、モータＭの端子間電圧によるモータ駆動信号波形から抽出されるサージ成分を所定のしきい値のもとに２値化してパルス信号を生成する回転パルス生成部３ｃを備える構成とした。しかし、これも必須の構成ではなく、適宜に割愛することも可能である。
【０１０２】
・また、モータ駆動信号波形から抽出される回転信号はサージ成分に限られることなく、リップル成分としてもよい。
・さらに、回転信号の抽出対象となるモータ駆動信号波形も、モータの端子間電圧に限られることなく、モータに流れる電流とすることもできる。
【０１０３】
・モータ起動時や、定常運転から制動運転への運転モード切替時における上記徐変制御の徐変度合は、突入電流の低減が図られ、回転信号の抽出が可能になれば、基本的にその範囲で任意である。
【０１０４】
・また、徐変制御の対象も、モータの電流量に限られることなく、モータの端子間電圧に施すようにしても、同様の効果が得られるようになる。
・また、モータ起動時と、定常運転から制動運転への運転モード切替時との双方で徐変制御を施す必要もなく、いずれか一方のみで徐変制御を施すようにしても、それに対応した効果は得られるようになる。
【０１０５】
・また上記実施の形態においては、モータＭの運転モードを定常運転から制動運転へ切り替えるに際し、定常運転時の回転速度と制動運転時の回転速度との間にステップを設け、ステップごとに変動度合を変えてモータＭの回転速度を段階的に落としめる構成とした。そして、そのステップへの移行に際しモータＭの回転速度を、同モータＭの端子間電圧（もしくは電流量）の変更をもって減速する構成とした。しかし、こうした構成においては、別の方法にて回転速度を減速させることもできる。例えば上記ステップへの移行に際し、モータＭの回転速度をモータＭの回転軸への機械的な負荷の付与をもって減速する構成とすれば、前記（１５）の効果に準じた効果は得られるようになる。
【０１０６】
・また、こうした構成においても、定常運転時の回転速度と制動運転時の回転速度との間に設けられるステップの数は、基本的に任意である。
・さらに、こうしたステップとして設定される回転速度も基本的に任意である。要は、モータの運転モードを定常運転から制動運転へ切り替えるに際し、定常運転時の回転速度と制動運転時の回転速度との間に適宜のステップを設け、ステップごとに変動度合を変えてモータの回転速度を段階的に落としめる構成でありさえすれば、前記（１３）の効果と同様もしくはそれに準じた効果は得られるようになる。この際、モータ起動時や運転モード切替時に上記徐変制御が施されている必要はない。
【図面の簡単な説明】
【０１０７】
【図１】この発明に係る直流モータの回転情報検出装置の一実施の形態について、その構成の概略を示すブロック図。
【図２】（ａ）〜（ｄ）は、正逆転回路（Ｈブリッジ）に関する駆動信号（パルス幅変調信号）の一例を示すタイムチャート。
【図３】デューティ比の定義を示すタイムチャート。
【図４】起動から停止までにおいて、モータに流れる電流量の推移例を示すタイムチャート。
【図５】（ａ）および（ａ１）〜（ａ３）はモータ端子間電圧の変更タイミングと回転信号とを同期させない場合の、また図５（ｂ）および（ｂ１）〜（ｂ３）は同期させた場合の各信号の推移例をそれぞれ示すタイムチャート。
【図６】起動から停止までにおいて、モータの回転速度の推移例を示すタイムチャート。
【図７】（ａ）〜（ｃ）は、低速運転区間を設けずにそのまま制動運転に切り替えた場合について制動運転切替前における各信号の推移例を示すタイムチャート。
【図８】（ａ）〜（ｃ）は、低速運転区間を設けずにそのまま制動運転に切り替えた場合について制動運転切替後における各信号の推移例を示すタイムチャート。
【図９】（ａ）〜（ｃ）は、低速運転区間を設けて同期間を経た後に制動運転に切り替えた場合について制動運転切替前における各信号の推移例を示すタイムチャート。
【図１０】（ａ）〜（ｃ）は、低速運転区間を設けて同期間を経た後に制動運転に切り替えた場合について制動運転切替後における各信号の推移例を示すタイムチャート。
【図１１】（ａ）〜（ｄ）は、正逆転回路（Ｈブリッジ）に関する駆動信号（パルス幅変調信号）の別例を示すタイムチャート。
【図１２】（ａ）〜（ｄ）は、正逆転回路（Ｈブリッジ）に関する駆動信号（パルス幅変調信号）の他の別例を示すタイムチャート。
【図１３】モータ駆動信号波形からその周期成分を抽出する従来の方法について、その一例を示す回路図。
【図１４】（ａ）、（ｂ）、および（ｃ）は、図１３に例示した回路によるモータ駆動信号波形からの周期成分の抽出態様を示すタイムチャート。
【図１５】従来の直流モータの回転情報検出装置について、その正逆転回路（Ｈブリッジ）の一例を示す回路図。
【図１６】（ａ）〜（ｄ）は、同正逆転回路（Ｈブリッジ）に関する駆動信号（パルス幅変調信号）の一例を示すタイムチャート。
【図１７】（ａ）および（ｂ）は、図１５に例示した回路によるモータ駆動信号波形からの周期成分の抽出態様を示すタイムチャート。
【符号の説明】
【０１０８】
１…正逆転回路（Ｈブリッジ）、２…制御部、３…回転信号検出部、３ａ…モータ電圧検出部、３ｂ…サージ抽出部、３ｃ…回転パルス生成部、Ｂ…ブラシ、Ｅ１…モータ駆動電源、Ｍ…モータ、Ｍ１〜Ｍ４…電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2006166678.tif 000009
【図８】
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【図９】
2006166678.tif 000011
【図１０】
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【図１１】
2006166678.tif 000013
【図１２】
2006166678.tif 000014
【図１３】
2006166678.tif 000015
【図１４】
2006166678.tif 000016
【図１５】
2006166678.tif 000017
【図１６】
2006166678.tif 000018
【図１７】
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